電廠2×350 MW超臨界機組總排口環(huán)保設(shè)備改造分析

余榮昊

摘 要：某電廠2×350 MW超臨界機組總排口環(huán)保設(shè)備于2016年投入使用，總排口環(huán)保設(shè)備CEMS系統(tǒng)采用的是雪迪龍SCS-900型煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)。但是，總排口環(huán)保設(shè)備CEMS系統(tǒng)在長期運行過程中存在諸多問題，不滿足煙囪入口SO、NO排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要求。因此，深入分析該電廠總排口環(huán)保設(shè)備CEMS系統(tǒng)的改造工程，以期為同類總排口環(huán)保設(shè)備改造提供參考。

關(guān)鍵詞：電廠;總排口環(huán)保設(shè)備;CEMS系統(tǒng)

中圖分類號：X773 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2021）31-0031-03

Analysis on Environmental Protection Equipment Renovation of Total Outlet of 2×350 MW Supercritical Unit in Power Plant

YU Ronghao

（China Energy（Zhaoqing）Co-Generation Company Limited， Zhaoqing Guangdong 526238）

Abstract： The total discharge environmental protection equipment of a 2×350 MW supercritical unit of a power plant was put into use in 2016. The CEMS system of the total discharge environmental protection equipment adopts The Sidron SCS-900 type online monitoring system for flue gas. However， there are many problems in the long-term operation of the general outlet environmental protection equipment CEMS system， which does not meet the technical requirements of the chimney inlet SO and NO emission continuous monitoring system. Based on this， this paper has carried on the in-depth analysis to the power plant total outlet environmental protection equipment CEMS system transformation project， in order to provide a reference for similar total outlet environmental protection equipment transformation.

Keywords： power plant;total outlet environmental protection equipment;CEMS system

1 項目概況

某電廠2臺350 MW超臨界燃煤汽輪發(fā)電機組于2013年投入運行。該電廠高壓廠用電電壓等級為6 kV，電動機容量大于等于200 kW的電動機供電電壓為6 kV;低壓廠用電系統(tǒng)采用三相四線制，電壓為380 V/220 V，電動機容量小于200 kW的電動機供電電壓為380 V。

該電廠總排口環(huán)保設(shè)備于2016年投入使用。煙氣自動監(jiān)控系統(tǒng)（Continuous Emission Monitoring System，CEMS）采用“普通直接抽取法+非分散紅外吸收法”進行測量。主分析儀表為西門子U23型。煙囪總排口環(huán)保設(shè)備原CEMS系統(tǒng)主要有煙氣分析儀、粉塵儀、溫度變送器、壓力變送器、流量計變送器、煙氣濕度儀、皮托管、數(shù)采儀、上位機及儀表控制柜等設(shè)備。取樣設(shè)備安裝在煙囪70 m處，并配有檢修平臺。

2 總排口原CEMS系統(tǒng)存在的問題

2.1 滲透除濕裝置老化

CEMS系統(tǒng)中滲透除濕采用高分子滲透膜，而高分子膜在應(yīng)用上存在缺陷。煙氣成分復(fù)雜，有各種氣態(tài)污染物和顆粒污染物，雖在前端都有精處理，但并不能保證完全處理干凈。此外，高分子膜也會隨時間推移而老化和污染，導(dǎo)致除濕效果下降，從而影響系統(tǒng)數(shù)據(jù)測量。

2.2 氣態(tài)水汽對監(jiān)測數(shù)據(jù)影響過大

SO易溶于水，氣態(tài)水汽紅外光譜吸收峰值與氣態(tài)污染物有所重合，因此測量易受水分干擾，測量數(shù)據(jù)存在干擾偏差。取樣管路內(nèi)部為負壓，存在因漏氣而導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)監(jiān)測異常的情況。SO需加溫至120 ℃才能阻止溶于氣態(tài)水汽中，但超低改造后煙道中實際溫度在50 ℃左右。伴熱管加熱無形中改變了煙氣的實際工況。超低改后煙道內(nèi)部煙氣特性為低溫高濕，經(jīng)原系統(tǒng)后煙氣變?yōu)楦邷馗邼?，對測量污染物組分造成較大的影響[1]。

2.3 影響量程及精度

目前，超低排放標準為煙塵5 mg/m、SO2 35 mg/m、NOx 50 mg/m，測量系統(tǒng)量程已更改為煙塵0～20 mg/m、SO 0～100 mg/m、NOx 0～250 mg/m，非分散紅外吸收法分析儀的SO和NO最小量程分別為286 mg/m和308 mg/m。現(xiàn)場通過其他方式將量程修改到符合現(xiàn)在的環(huán)保標準[2]，但實際上原有測量池和原有測量精度并沒有實質(zhì)性改變。

2.4 校準誤差大

原系統(tǒng)對分析儀直接進行校準，忽略了系統(tǒng)誤差。儀表包含多種誤差，如隨機誤差、人為誤差及系統(tǒng)誤差等。系統(tǒng)內(nèi)受SO溶水率、系統(tǒng)氣密性以及人為因素的影響，儀表監(jiān)測誤差較大。

3 總排口CEMS系統(tǒng)施工方案

施工前應(yīng)做好相應(yīng)的準備工作，編寫施工方案，辦理熱控工作票、動火票及架子搭設(shè)申請單等開工文件，并做好技術(shù)交底工作[3]。同時，施工現(xiàn)場應(yīng)配備相應(yīng)的運行人員，確保在發(fā)生緊急狀況時能夠及時應(yīng)對?？偱趴贑EMS系統(tǒng)施工具體如下。

3.1 總排口CEMS站房擴建

站房擴建在總排口70 m平臺處。在站房擴建前，首先應(yīng)確認現(xiàn)場站房改造尺寸，并確定新改設(shè)備安裝位置;其次，準備好站房擴建相應(yīng)的電纜、電纜橋架及蛇形管等材料和施工工器具;最后，確定站房內(nèi)電纜走向和施放路線。

總排口CEMS站房擴建時，首先需要鋪設(shè)新設(shè)站房地板;其次，焊接主框架，密封站房四周墻壁及屋頂板塊，并在焊接時做好成品保護和隔離措施;再次，拆除現(xiàn)場總配電箱箱體及其所在墻體，拆除時應(yīng)做好防誤動措施;最后，將拆除后的配電箱安裝至現(xiàn)有數(shù)采儀旁。

3.2 總排口CEMS系統(tǒng)改造施工

3.2.1 管線布設(shè)。在管線布設(shè)前應(yīng)對電纜絕緣進行測試，合格后方可進行布設(shè)。管線布設(shè)是在總排口CEMS小間及平臺采樣點進行，主要分為電纜布設(shè)和氣管布設(shè)，并在管線布設(shè)前將新設(shè)備（美國熱電機柜）放到總排口CEMS小間門口。電纜布設(shè)主要是將2根規(guī)格為3×1.5的電源線和4根規(guī)格為6×1.0的信號線從總排口CEMS小間接到平臺采樣點。粉塵儀等速升級需要的信號線采用具有阻燃耐高溫屏蔽的電纜，將1根4芯的電纜從總排口CEMS小間接到就地粉塵儀機柜。溫度、壓力及流速等需要的信號線采用阻燃耐高溫的電纜，將1根8芯的電纜從就地變送器接至總排口CEMS小間機柜。煙塵儀需要的信號線采用阻燃耐高溫的電纜，將1根4芯的電纜從煙塵儀機柜接至總排口CEMS小間機柜。氣管布設(shè)主要是將4根外徑1/4、內(nèi)徑1/8的氣管從總排口CEMS小間接到平臺采樣點。在管線布設(shè)過程中，應(yīng)將動力與信號電纜分開敷設(shè)，保證電纜通路和電纜保護管的密封。自控電纜應(yīng)符合輸入和輸出分開、數(shù)字信號和模擬信號分開的配線和敷設(shè)的要求。管線布設(shè)完成后，將熱電新機柜移至總排口新擴建CEMS小間內(nèi)。

3.2.2 設(shè)備安裝。本次改造項目主要是對總排口CEMS系統(tǒng)進行改造，主要包括含SO和NO、O分析系統(tǒng)，濕度、數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，標準氣體等及其輔助配件等系統(tǒng)的儀器設(shè)備安裝。CEMS系統(tǒng)安裝必須符合G相關(guān)標準的規(guī)定。

在設(shè)備安裝前，施工單位必須熟悉CEMS的原理、結(jié)構(gòu)及性能，并編制設(shè)備安裝施工流程圖、設(shè)備技術(shù)文件、設(shè)計圖樣、監(jiān)測設(shè)備及配件貨物清單交接明細表、施工安全細則等有關(guān)文件。此外，需要對安裝的新設(shè)備進行清理、檢查及保養(yǎng)，確保其符合安裝要求。

監(jiān)測站房儀器安裝時，應(yīng)排列整齊。監(jiān)測儀器頂平直度和平面度應(yīng)不大于5 mm，監(jiān)測儀器牢固固定，可靠接地，二次接線正確、牢固可靠，配導(dǎo)線的端部應(yīng)標明回路編號，安裝精度和連接部件坐標尺寸等均應(yīng)符合相關(guān)技術(shù)規(guī)定。平臺、監(jiān)測站房、交流電源設(shè)備、機柜、儀表和設(shè)備金屬外殼、管纜屏蔽層和套管的防雷接地，可利用廠內(nèi)區(qū)域保護接地網(wǎng)，采用多點接地方式，做好防雷接地措施。平臺電纜氣管從探頭到分析儀的整條采樣管線的鋪設(shè)，應(yīng)采用橋架或穿管等方式。管線傾斜度≥5°，防止管線內(nèi)積水，每隔4～5 m裝線卡箍，保證整條管線具有良好的支撐。伴熱管線應(yīng)具備穩(wěn)定、均勻加熱和保溫的功能，設(shè)置加熱溫度≥120 ℃，且應(yīng)高于煙氣露點溫度10 ℃以上，同時其實際溫度值在機柜或系統(tǒng)軟件中可顯示查詢。信號線一般為屏蔽電纜線。屏蔽層應(yīng)有良好絕緣，不可與機架、柜體發(fā)生摩擦、打火，屏蔽層兩端及中間均需進行接地連接。由煙囪或主煙道上數(shù)據(jù)柜引出的數(shù)據(jù)信號線經(jīng)過避雷器引入監(jiān)測站房時，應(yīng)將避雷器接地端同站房保護地線可靠連接。安裝完成后，保證各連接管路、法蘭及閥門封口墊圈牢固完整，不得有漏氣、漏水現(xiàn)象，保證氣路閥門和排水系統(tǒng)安裝后暢通和啟閉靈活。在自動監(jiān)測系統(tǒng)空載運行24 h后，需確保管路不會出現(xiàn)脫落、滲漏及振動強烈等現(xiàn)象。

3.2.3 調(diào)試。待新設(shè)備安裝完成后，將新設(shè)備測量數(shù)據(jù)信號上傳至環(huán)保平臺，確認設(shè)備是否安裝完好、信號回路是否準確無誤以及氣源和電源是否正常。將原溫度、壓力、流速及煙塵儀設(shè)備測量信號由備用端口接入新熱電設(shè)備進行調(diào)試，確保系統(tǒng)能夠正常運行[4]。

3.2.4 粉塵儀等速升級。為減少粉塵儀升級過程數(shù)據(jù)中斷的時間，熱電設(shè)備安裝調(diào)試后，能輸出正常流速信號給就地粉塵儀機柜后才斷電升級粉塵儀。從CEMS引出流速信號到就地粉塵儀機柜內(nèi)，信號線為屏蔽電纜2×1或4×1，將信號隔離器安裝在就地粉塵上機柜內(nèi)，將固定變頻器安裝在就地粉塵儀下，最后進行線路連接。線路連接后需升級軟件，確保與硬件相匹配，并接通電源對流速量程等參數(shù)進行調(diào)試。SO和NO監(jiān)測技術(shù)分類及性能對比分別如表1和表2所示。

新總排口環(huán)保設(shè)備對SO和NO流速量程參數(shù)的測量主要采用脈沖熒光技術(shù)和化學(xué)發(fā)光法技術(shù)，達到了超低排放的測量精度要求[5]。在粉塵儀等速升級前，需提前一周報備給生態(tài)環(huán)境部門;升級時需對設(shè)備進行斷電，防止操作異?；蛴|電;在硬件改造結(jié)束進行通電前，需檢查接線是否正確，信號隔離器、變頻器安裝是否合適，固定是否牢靠等;對于調(diào)試的流速量程等參數(shù)，需與CEMS廠家進行溝通確定。

3.2.5 注意事項?？偱趴贑EMS系統(tǒng)改造完成后，在新設(shè)備數(shù)據(jù)測量正常后，需斷開原設(shè)備測量數(shù)據(jù)信號，將新設(shè)備數(shù)據(jù)接入數(shù)采儀，查看環(huán)保平臺上傳的數(shù)據(jù)是否與現(xiàn)場設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)保持一致，同時應(yīng)在新設(shè)備數(shù)據(jù)接入半天時間內(nèi)，保持舊總排口設(shè)備的正常運行。

3.3 環(huán)保驗收

在完成數(shù)據(jù)比對工作后，提交本次驗收建設(shè)項目的環(huán)評批復(fù)或者生態(tài)環(huán)境部門要求安裝自動監(jiān)測設(shè)備的文件，包括溫壓流利舊、粉塵儀之前的環(huán)保驗收資料，新設(shè)備的環(huán)保認證、適應(yīng)性檢測合格報告、出廠合格證等。在新設(shè)備數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)無故障運行168 h后進行數(shù)據(jù)比對，進行環(huán)保驗收。

3.4 原總排口CEMS系統(tǒng)拆除

在原總排口CEMS系統(tǒng)拆除前，應(yīng)制訂系統(tǒng)拆除方案。在拆除系統(tǒng)時，需對原環(huán)保設(shè)備做好保護措施，輕吊輕放，避免損壞設(shè)備。拆除的設(shè)備需運送至指定地點，并做好防護工作。

4 結(jié)論

①根據(jù)國家和地方燃煤電廠超低排放環(huán)保政策，新熱電設(shè)備的CEMS系統(tǒng)憑借高效的SO和NO的檢測性能，滿足了《固定污染源煙氣（SO、NO、顆粒物）排放連續(xù)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（HJ 75—2017）及《固定污染源煙氣（SO、NO、顆粒物）排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測方法》（HJ 76—2017）的規(guī)定。

②設(shè)備改造后，新總排口環(huán)保設(shè)備采用脈沖熒光技術(shù)和化學(xué)發(fā)光法測量SO和NO流速量程參數(shù)，大大提升了SO和NO的監(jiān)測技術(shù)水平。

參考文獻：

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